九仙廟中橋合龍施工降溫技術(shù)

俞佳

摘 要：九仙廟中橋?yàn)殇摻罨炷凉皹?，橋址位于北京市昌平區(qū)南口鎮(zhèn)，中低山區(qū)，上行為居庸關(guān)隧道，下行為新八達(dá)嶺隧道。為減少收縮應(yīng)力，設(shè)計(jì)在拱頂設(shè)置2m合龍段，且為控制溫度變形，要求嚴(yán)格控制合龍溫度在7～9℃之間。因主拱澆筑施工正值夏季炎熱時(shí)節(jié)，此時(shí)環(huán)境溫度較高，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)時(shí)觀測，依靠自然調(diào)節(jié)環(huán)境溫度不能滿足設(shè)計(jì)要求。因此在主拱合龍施工時(shí)，施工單位通過搭設(shè)保溫棚，并采用液氮+工業(yè)冰的降溫措施，嚴(yán)格將溫度控制在設(shè)計(jì)要求的7～9℃范圍內(nèi)，于炎熱夏季按照要求完成了主拱合龍施工，在保證施工質(zhì)量安全的前提下，較原計(jì)劃工期提前20天完成施工，切實(shí)提高了施工功效，避免了不必要的等工誤工。

關(guān)鍵詞：九仙廟中橋;主拱合龍;降溫措施;液氮+工業(yè)冰

中圖分類號：TU755.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0140-03

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目所處區(qū)域

九仙廟中主要跨越一村道及沖溝。村道位于DK59+184處，寬約6m，水泥路面;沖溝位于DK59+200處，村路及沖溝均與線路斜交，約74°。如圖1所示。

1.2 工程技術(shù)要求

九仙廟中橋中心里程DK59+191.338，全橋長50m，本橋基礎(chǔ)形式采用混凝土拱座及擴(kuò)大基礎(chǔ)，孔跨布置1-45m空腹拱橋，拱上結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆混凝土拱墻，路基段采用現(xiàn)澆混凝土剛性路基。主拱拱肋跨徑L=45m，矢高f=10m，矢跨比f/L=1/4.5，用m=1.8的懸鏈線作為拱軸線，拱肋高度是1.6m。

主拱用支架現(xiàn)澆施工，混凝土澆筑時(shí)按從兩側(cè)往中間對稱澆筑。為減少收縮應(yīng)力，拱頂設(shè)置2m合龍段，合龍段需待拱圈其余混凝土澆筑30天后方可施工，且為控制本橋的溫度變形，須嚴(yán)格控制合龍溫度在7～9℃之間。在主拱混凝土達(dá)到相關(guān)要求后可組織拱上結(jié)構(gòu)的施工。最后卸架，卸架應(yīng)遵循對稱的原則。

1.3 施工難點(diǎn)

本橋地處北京市昌平區(qū)，夏季雨水豐富天氣炎熱，冬季天氣寒冷空氣干燥。由于九仙廟中橋主拱澆筑施工正值夏季炎熱時(shí)節(jié)，此時(shí)環(huán)境溫度較高，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)時(shí)觀測，依靠自然調(diào)節(jié)環(huán)境溫度不能滿足設(shè)計(jì)要求。但是主拱合龍環(huán)境溫度為必控項(xiàng)，溫度控制不到位將直接影響主拱圈溫度變形，致使橋梁達(dá)不到設(shè)計(jì)的使用功能。

2 九仙廟中橋主跨拱圈施工方案

橋梁跨徑布置如圖2所示。

2.1 主拱施工工藝流程

主拱施工流程如圖3所示。

2.2 主拱支架體系

支架采用盤扣式腳手架做支撐體系，按照0.6m（縱距）×0.6m（橫距）×0.6m（步距）搭設(shè)。水平桿采用長0.6m和0.9m的鋼管進(jìn)行布置。在每根柱上均設(shè)一個(gè)頂托;在立柱底端用50cm的通長型鋼鋪墊，在頂托上安放分配梁，其上鋪竹膠板作為底模板，側(cè)模為定型鋼模板。

剪刀撐設(shè)置：橫向用盤扣式鋼管與立桿相連，剪刀撐的間距為3m一道;從上到下外側(cè)以及四周設(shè)立總想剪刀撐，間距為4m，與地面夾角為45°～60°，如圖4，圖5所示。

2.3 支架安裝

2.3.1 地基處理

使用工程機(jī)械對支架搭設(shè)范圍內(nèi)場地進(jìn)行清理整平、碾壓密實(shí)，經(jīng)試驗(yàn)檢測合格后再鋪設(shè)20cm厚C20混凝土進(jìn)行硬化，地基處理范圍超出支架范圍不少于1m，并做好排水溝，以防止雨水浸泡基礎(chǔ)、出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。

2.3.2 支架搭設(shè)

支架嚴(yán)格按照搭設(shè)方案進(jìn)行，搭設(shè)完畢后現(xiàn)有項(xiàng)目部組織相關(guān)部門進(jìn)行驗(yàn)收，然后邀請監(jiān)理按照支架方案組織驗(yàn)收。

2.4 支架預(yù)壓

為確?；炷恋臐仓|(zhì)量，支架搭設(shè)完成后要進(jìn)行預(yù)壓，以消除支撐體系的非彈性變形影響。支架預(yù)壓荷載用沙袋和混凝土預(yù)制塊完成，按照兩邊同時(shí)、級別分開的原則進(jìn)行。加載順序?yàn)閺膬傻街虚g對稱加載。預(yù)壓過程中使用20t吊車輔助人工。預(yù)壓等級分別為最大施工荷載的60%、100%、110%進(jìn)行。預(yù)壓過程中如發(fā)生特殊情況應(yīng)立即停止，待原因查明并消除隱患后方可繼續(xù)加載。

2.4.1 支架預(yù)壓的監(jiān)測

支架預(yù)壓時(shí)進(jìn)行豎直和水平位移的監(jiān)測，測量支架的沉降量，確認(rèn)沉降變化是否穩(wěn)定，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)計(jì)算出支架的調(diào)整量。變形監(jiān)測點(diǎn)沿縱橋向設(shè)5個(gè)斷面，分別為中點(diǎn)一個(gè)，1/4及3/4處各一個(gè)，距離兩側(cè)端頭2m處各一個(gè)。每個(gè)斷面的基礎(chǔ)及支架頂面各布置3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，并做好保護(hù)工作。用水準(zhǔn)儀精確測出測控點(diǎn)高程做好記錄。如圖6所示。

首先在支架上載前記錄個(gè)點(diǎn)的初始值;每級加載完成1h后觀察支架的變形，然后每隔6小時(shí)再記錄個(gè)點(diǎn)的位移，當(dāng)相鄰兩次的變形差值不大于2mm時(shí)可進(jìn)行下一步加載;全部加載完畢后，繼續(xù)上述觀察，當(dāng)沉降速率小于1mm/天時(shí)及48h后，開始卸載。

2.4.2 支架預(yù)壓的卸載

支架卸載按加載的反順序即110%、100%、60%分級、對稱、分層的方式進(jìn)行卸載，同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測，卸載過程中嚴(yán)禁集中卸載。支架沉降監(jiān)測采用精度應(yīng)符合三等水準(zhǔn)測量要求的水準(zhǔn)儀進(jìn)行，同時(shí)用全站儀觀測平面位移。預(yù)壓結(jié)束后，根據(jù)數(shù)據(jù)確定立模標(biāo)高并形成形成報(bào)告。

2.5 側(cè)、頂模板安裝

本工程側(cè)模采用定型鋼模板，頂模采用竹膠板，側(cè)模下端固定于底架，頂端在主拱砼頂面采用對拉螺栓進(jìn)行聯(lián)結(jié)。

2.6 鋼筋工程

鋼筋進(jìn)場前要作相應(yīng)試驗(yàn)，合格后報(bào)監(jiān)理工程師審核通過方可使用。進(jìn)場后必須按按照相關(guān)規(guī)定標(biāo)識碼放，在鋼筋加工區(qū)內(nèi)加工成半成品，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。

縱向主筋在現(xiàn)場安裝時(shí)主要采用單面焊。焊接時(shí)要保證同心。焊接質(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)范要求。主要接茬鋼筋同一截面不能大于50%的規(guī)范要求。

2.7 混凝土澆筑

2.7.1 澆筑要求

本橋澆筑從兩側(cè)拱腳向拱頂分三次對稱澆筑，共5段，分別為兩側(cè)拱腳處5m鋼纖維混凝土段A、A';鋼纖維段與合龍段之間2段B、B';合龍段C。各段的接縫要垂直于拱軸線，各分段點(diǎn)應(yīng)留間隔槽。澆筑順序如圖7所示。

兩側(cè)拱腳5米范圍內(nèi)采用鋼纖維混凝土，鋼纖維采用銑削型鋼纖維，其抗拉強(qiáng)度不小于600MPa，體積率不小于0.8%?；炷敛捎貌迦胧秸駝悠髡駬v，振搗應(yīng)在混凝土開始泛漿并且不在下沉或者上浮后為止，避免漏振或過振。

2.7.2 拱圈澆筑對稱加載控制措施

混凝土由商砼站集中供應(yīng)，由于路途較遠(yuǎn)，計(jì)劃每臺泵車配備6臺罐車。入模塌落度應(yīng)控制在14cm為宜。攪拌站配備發(fā)電機(jī)，現(xiàn)場配備多余泵車用來保障澆筑過程中發(fā)生機(jī)械故障。泵車布置在跨中位置處，臂長37m，拱腳段較陡，需要邊澆筑邊加蓋模。

第一階段（壓拱腳段澆筑）：泵車澆筑2個(gè)拱腳。先澆筑左拱腳再澆筑右拱腳。在左拱腳0.5m段弧長澆筑完成后，泵管轉(zhuǎn)移到右拱腳上游處，完成右拱腳1m弧長段的澆筑，然后再轉(zhuǎn)移到左拱腳。在重復(fù)以上程序的過程中要?jiǎng)?wù)必保證兩側(cè)差異不能過大，澆筑到拱頂時(shí)要按照要求安裝端頭模。待混凝土強(qiáng)度符合要求后脫模并進(jìn)行鑿毛。

第二階段（拱腰段澆筑）：安排好指揮人員，用對講機(jī)聯(lián)系。準(zhǔn)備工作完成后，泵管從澆筑完的左拱腳段開始，由下至上澆筑，對稱、同步澆筑的施工方法與第一階段相同。在左右拱腰段澆筑到設(shè)計(jì)高度后，預(yù)留拱部2m范圍，作為合龍段;并安裝垂直于拱軸線的端頭模。

第三階段（拱頂合龍段澆筑）：合龍段需待拱圈其余砼澆筑30天后方可進(jìn)行施工，為控制溫度變形，需嚴(yán)格控制合龍溫度，并在氣溫相對穩(wěn)定的時(shí)候進(jìn)行。

3 合龍段施工溫度控制措施

3.1 本橋合龍降溫方法

本橋合龍降溫方法，一是于主拱兩側(cè)和順橋向一側(cè)搭設(shè)保溫棚，保持棚內(nèi)環(huán)境溫度的穩(wěn)定。二是于主拱施工位置兩側(cè)搭設(shè)排架，排架搭設(shè)成貨架形式。合龍時(shí)在每層排架上放置工業(yè)冰，并在冰塊上澆灌適量液氮，液氮和工業(yè)冰持續(xù)吸收環(huán)境熱量釋放冷氣，從而降低施工環(huán)境溫度。棚內(nèi)各部位懸掛溫度計(jì)，在混凝土澆筑時(shí)安排專人實(shí)時(shí)對環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)溫度變化適當(dāng)進(jìn)行冰塊放置及液氮澆灌量，以對環(huán)境溫度實(shí)時(shí)進(jìn)行控制，保證合龍施工溫度。

3.2 方案實(shí)施效果

九仙廟中橋主拱合龍施工，通過搭設(shè)保溫棚，并采用液氮結(jié)合工業(yè)冰的降溫方式，項(xiàng)目部于炎熱夏季按照要求完成主拱合龍施工，混凝土澆筑過程中環(huán)境溫度嚴(yán)格控制在設(shè)計(jì)要求的7～9℃范圍內(nèi)，施工質(zhì)量符合要求。

通過本工程的施工，證明高溫環(huán)境條件下液氮降溫措施可行有效。本工程合龍混凝土施工通過采用工業(yè)冰+液氮的降溫措施，在保證施工質(zhì)量安全的前提下，較原計(jì)劃工期提前20天完成施工，切實(shí)提高了施工功效，避免了不必要的等工誤工。

4 結(jié)語

九仙廟中橋主拱合龍混凝土施工，通過采用液氮結(jié)合工業(yè)冰的降溫方式，我部于炎熱夏季以設(shè)計(jì)要求的7～9℃完成合龍混凝土澆筑，證明液氮降溫措施可行有效。為其他相似工程提供了參照經(jīng)驗(yàn)。